流体输配管网计算题.docx
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流体输配管网计算题
1、如图所示h1=3.2m，h2=h3=3.0m,散热器：
Q1=700w，Q2=600w，Q3=800w。
供水温度tg=95℃，回水温度th=70℃.求：
1）双管系统的重力循环作用压力。
2）单管系统各层之间立管的水温。
3）单管系统的重力循环作用压力。
（1）供水温度tg=95℃，
=961.85kg/m3；回水温度th=70℃，
=977.8kg/m3。
第一层：
第二层：
第三层：
2）第三层散热器出水温度：
℃
968.2kg/m3
第二层散热器出水温度：
℃
972.8kg/m3
3）
2、一台普通风机n=1000r/min时，性能如下表，应配备多少功率电机？
当转速提到n=1500r/min，性能如何变化？
列出性能表。
分别应配备多大功率的电机？
电机容量储备系数K取1.15。
以各工况下最大的N选择电机的依据，K=1.15，所配电机Nm=1.15×52.10=60kW即取定60kW
由题意，叶轮直径和密度不变，各相似工况点满足
由两式分别计算改变转速n=1500r/min时的性能参数，列于表中：
全压（Pa）
4860
5737.5
5557.5
5310
4972.5
4567.5
4117.5
流量（m3/h）
71565
80238
88914
97587
106261.5
114936
123610.5
全效率（%）
82.6
87.5
88.2
89.0
88.0
85.7
80.4
功率（kW）
117.0
146.1
155.6
161.7
166.8
170.2
175.8
以各工况下最大的N选择电机的依据，K=1.15，所配电机Nm=1.15×175.8=202.2kW按电机系列可配200kW电机
3、已知4-72-11No.6C型风机在转速为1250rpm时的实测参数如下表所列，试求4-72-11系列风机的无因次性能参数，从而绘制该系列风机的无因次性能曲线。
计算中叶轮直径D2＝0.6m。
解：
全压系数
；流量系数
；功率系数
（
m/s。
列表计算如下：
序号
1
2
3
4
5
6
7
8
P（N/m2）
843.4
823.8
814.0
794.3
755.1
696.3
637.4
578.6
Q（m3/s）
1.644
1.844
2.044
2.250
2.444
2.639
2.847
3.056
N（kW）
1.69
1.77
1.86
1.96
2.03
2.08
2.12
2.15
η（%）
82.07
85.84
89.47
91.18
90.93
88.34
85.60
82.23
流量系数
0.148
0.166
0.184
0.203
0.220
0.238
0.256
0.275
全压系数
0.454
0.454
0.454
0.454
0.454
0.454
0.343
0.312
功率系数
0.082
0.088
0.093
0.101
0.110
0.122
0.103
0.104
4、、已知4-72-11No.6C型风机在转速为1250rpm时的实测参数如下表所列，求：
（1）各测点的全效率；
（2）绘制性能曲线图；（3）写出该风机最高效率点的性能参数。
计算及图表均要求采用国际单位制。
（1）全效率计算公式为η=PQ/N，各测点全效率计算结果见下表：
序号
1
2
3
4
5
6
7
8
（N/m2）
843.4
823.8
814.0
794.3
755.1
696.3
637.4
578.6
（m3/s）
1.644
1.844
2.044
2.250
2.444
2.639
2.847
3.056
（kW）
1.69
1.77
1.86
1.96
2.03
2.08
2.12
2.15
（%）
82.07
85.84
89.47
91.18
90.93
88.34
85.60
82.23
（3）该风机最高效率点性能参数：
流量Q=2.250m3/s；全压P=794.3Pa；功率N=1.96kW；全效率为η=91.83%。
5、如图所示的泵装置从低水箱抽送容重=980kgf/m3的液体，已知条件如下：
x＝0.1m，y=0.35m，z=0.1m，M1读数为1.24kgf/cm2，M2读数为10.24kgf/cm2，Q＝0.025m3/s，η=0.80。
试求此泵所需的轴功率为多少？
解：
水泵的扬程应为其出口和进口之间的测压管水头之差。
压力表的读数反映了压力表位置静压，压力表与管道连接处测压管水头应为压力表读数与位置水头之和（1分）。
则水泵扬程应为：
式中
分别为压力表读数折合成液柱高度的压力。
因
m
m则
水泵轴功率：
kW
6、某管网中，安装有两台12sh-6B型水泵，单台性能参数如下表所示：
（1）不改变管网，两台水泵并联运行，求解此时管网的总工作流量；每台水泵的工况点
（2）不改变管网，两台水泵串联运行，求解此时的水泵联合运行曲线、串联运行的工况点；每台水泵的工作流量、扬程。
解：
（1）首先求两台水泵并联运行时的性能曲线，对单台性能曲线I上的3个性能参数点（见表），按相同扬程时流量叠加的方法获得，见解答图中曲线II。
管网的阻抗
mH2O/（m3/h）2。
即管网特性曲线方程为
，作管网特性曲线，见解答图中曲线III。
曲线II与III的交点2为两台水泵并联运行的工况点。
由图可知，管网的总工作流量为756.7m3/h，每台水泵的工作流量为378.4m3/h，扬程为73.9mH2O。
（2）此两台水泵串联时，按照相同流量下扬程叠加的方法获得总的性能曲线，见图中曲线IV，曲线III和IV的交点3为管网总工作点，由图可知，管网总工作流量889m3/h，总扬程115.47mH2O；每台水泵流量889m3/h，扬程57.7mH2O。
9、在n＝2000rpm的条件下实测以离心式泵的结果为：
Q＝0.17m3/s，H＝104m，N＝184kW。
如有一与之几何相似的水泵，其叶轮比上述泵的叶轮大一倍，在1500rpm之下运行，试求在效率相同的工况点的流量、扬程及效率各为多少？
解：
此时泵的工作参数计算如下：
流量
m3/s
流量
m3/s
扬程
m
功率
kW
效率
11、某闭式空调冷冻水管网并联有两台相同的循环水泵。
单台水泵性能参数如下：
转速2900r/min，所配电机功率2.2kW。
流量——扬程性能如下表。
管网中开启一台水泵时，流量为15m3/h，扬程为18.5m。
（1）画出单台水泵运行时水泵的性能曲线和管网特性曲线，并标出工况点；
（2）若管网只需流量10m3/h，，，，，比较采用这两种方法耗用电能的情况；
（3）若管网需要增加流量，让这两台水泵并联工作，管网系统流量能否达到30m3/h？
此时每台水泵的流量和扬程各是多少？
解：
（1）如解答图，单台水泵的性能曲线为曲线I。
管网阻抗S=18.5/152=0.08222mH2O/（m3/h）2，作管网特性曲线为曲线II，二者的交点1为水泵的工况点，输出流量为15m3/h，扬程为18.5m。
（2）关小阀门时，要求的输出流量是10m3/h，水泵的性能曲线不变，仍为曲线I，由横坐标Q=10m3/h作垂线，与曲线I交点2为要求的工况点，此时，流量10m3/h，扬程21.2m。
管网的阻抗
S=21.2/102=0.212mH2O/（m3/h）2，增加阻抗为:
mH2O/（m3/h）2，采用调节转速的方法时，管网特性曲线仍为II，由横坐标Q=10m3/h作垂线，与曲线II交点3为要求的工况点。
由于曲线II上的点满足
，
即曲线II是过单台水泵性能曲线I上点1的相似工况曲线，点3与点1是相似工况点，所以转速
r/min。
设水泵效率基本不变，调节阀门的耗功率和调节转速时的耗功率对比情况如下：
，即采用调节阀门的方法耗用电能是采用调节转速的2.59倍。
（3）按照水泵并联工作的联合运行工作性能曲线的求解方法，作出此2台水泵并联工作的联合运行工作性能曲线，如图中曲线III，与管网特性曲线II交点4为联合运行的工作点，此时总流量16.2m3/h，不能达到30m3/h，扬程为22.0mH2O。
12、有一泵装置的已知条件如下：
Q=0.24m3/s,吸入管径D＝0.3m,水温为40℃（密度992kg/m3饱和蒸汽压力7.5kPa）,[Hs]=5m,吸水面标高100m，水面为1标准大气压，吸入管段阻力为0.79m.试求：
（1）泵轴的标高最高为多少？
（2）如此泵装在昆明地区，海拔高度为1750m（当地大气压力为85kPa），输送水温为40℃（汽化压力0.75m水柱），求泵的最大安装高度[Hss]。
（3）设此泵输送水温不变，，，，，，安装位置有何限制？
解：
（1）先计算修正后的允许吸上真空高度[H＇S]：
已知水温为40˚C时，水的饱和蒸汽压力为Pv=7500Pa,则hv=0.75m，安装地点的大气压力为1标准大气压，大气压力水头ha为10.33m。
根据[H＇S]＝[Hs]–（10.33-ha）+（0.24-hv）求得：
[H＇S]＝5-（10.33-10.33）+（0.24-0.75）＝4.49m
由Q=V1×D2×π/4，代入已知数据0.24=V1×0.32×3.14/4，求得水泵吸入口处平均流速V1=3.4m/s
再求泵的最大安装高度[Hss]：
已知Σhs=0.79m，根据[Hss]=[H＇S]-（V12/2g+Σhs）代入数据求得泵的最大安装高度[Hss]＝4.49-3.42/2g-0.79＝3.11m所以泵轴的标高最高为3..11+100＝103.11m
（2）此泵装在昆明地区时，海拔高度为1750m，当地大气压力为85kPa，大气压力水头ha为8.5m根据[H＇S]＝[Hs]–（10.33-ha）+（0.24-hv）求得[H＇S]＝5-（10.33-8.66）+（0.24-0.77）＝2.8m
（3）当泵为凝结水泵时冷凝水箱内压强低于大气压，泵必须安装于液面下才不会发生气蚀（1分）求安装于液面下的高度为Hg；Hg≥（Pv-Po）/γ+[∆h]+Σhs=（Pv-Po）/γ+（△hmin+0.3）+Σhs=（7500-9000）/（992*9.807）+（1.9+0.3）+0.79=2.84m，所以泵轴和水箱液面的高差必须不小于2.84米．
13、有一泵装置的已知条件如下：
Q=0.24m3/s,吸入管径D＝0.3m,水温为40℃（密度992kg/m3饱和蒸汽压力7.5kPa）,[Hs]=5m,吸水面标高100m，水面为1标准大气压，吸入管段阻力为0.79m.试求：
（1）泵轴的标高最高为多少？
（2）如此泵装在昆明地区，，，求泵的最大安装高度[Hss]。
（3）设此泵输送水温不变，，。
泵的安装位置有何限制？
解：
（1）如下图，曲线II为两台水泵并联运行的性能曲线（在曲线I上任取3个以上的参数点，按等扬程、流量加倍的方法可获得对应的一组参数点，并光滑连接）；
（2）管网的总阻抗是
（2分），作管网特性曲线，与曲线II的交点b工况点为两台水泵并联运行的工况点（1分），工况点管网总流量152m3/h（3）过c作水平线，与曲线I的交点c是每台水泵工作点（1分），流量76m3/h。
14、某通风系统设计风量为750m3/h，系统阻力为675Pa，预选风机的特性曲线如图所示。
试计算
（1）风机的实际工作点；
（2）该风机是否满足设计要求？
如不满足可采取什么措施？
（3）当系统阻力减少26%时，风机的实际工作点如何变化？
[解]：
（1）由P=SQ2得
在图上做出曲线P=SQ2,和风机的特性曲线交于A实际工作点（2分），工作点A为QA=675m3/h，PA=550Pa。
（2）该风机实际工作流量小于设计要求，不能满足要求，可采用开大阀门、减小管网阻抗的方法来满足要求。
（1分）根据该风机的性能曲线，在流量为750m3/h时，能够提供的压头是500Pa，（1分）因此系统阻抗应减小到：
（3）
则通风系统设计风量为750m3/h，系统阻力为500Pa，由P=SQ2得
所以在图上做出曲线P=S´Q2，和风机的特性曲线交与实际工作点B点，工作点B为QB=750m3/h，PB=500Pa。
可见此时风机工作点右移，风量增大，压力减小。
15、已知：
某水泵的性能曲线用如下多项式表示：
其中，A1、A2、A3为已知数值的系数。
求这样的两台水泵并联及串联时联合工作性能曲线的数学表达式.、解：
（1）两台相同的水泵并联运行时，联合运行的性能曲线可由相同扬程下流量加倍的方法获得，因此有：
可得：
因此并联运行的联合运行性能曲线可表示为：
（2）两台相同的水泵串联运行时，联合运行的性能曲线可由相同流量下扬程加倍的方法获得，因此有：
可得：
因此串联运行的联合运行性能曲线可表示为：
16、一台水泵装置的已知条件如下：
Q=0.88m3/s，吸入管径D=0.6米，当地大气压力近似为1个标准大气压力，输送20℃清水。
泵的允许吸上真空高度为[Hs]=3.5m，吸入段的阻力为0.4m。
求：
该水泵在当地输送清水时的最大安装高度。
若实际安装高度超过此最大安装高度时，该泵能否正常工作？
为什么？
解：
该水泵吸入管中的平均速度为
m/s。
该水泵在当地输送清水时的最大安装高度为：
m
若实际安装高度超过此最大安装高度时，该泵不能正常，因为此时泵内最低压力点的压力将可能低于该水温下的气化压力，可能发生气蚀现象。
六、分析题
1、某热水供暖管网，水泵运行时管网动水压图如图。
开大调节阀c，绘制管网调节后动水压图和静水压图，说明用户A、B、C流量将如何变化？
解答：
开大调节阀C后，水压图如下，虚线表示调节后动水压图，静水压图在调节前后不变，如j—j所示。
由于调节后管网总阻抗变小，总流量将变大。
调节后供、回干管水压线均比调节前变陡（），A、B用户资用压力减少，流量将变小；又由于总流量增大，故C用户流量将增大。
对于用户A和B，将是不等比的一致失调
3、下图为一热水网路图和相应的水压图，当只对阀门C关闭时，管网的水压图如何变化（在原图上绘制）？
定性说明关闭阀门C时管网的水力工况如何变化？
解答：
阀门C关闭（热用户3停止工作）时的水力工况：
阀门C关闭后，网路的总阻抗将增加，总流量Q将减少。
从热源到用户3之间的供水和回水管的水压线将变得平缓一些，在用户3处供回水管之间的压差，相当于用户4和5的总作用压差增加，因而使用户4和5的流量按相同的比例增加，并使用户3以后的供水管和回水管的水压线变得陡峭一些。
变化后的水压线将成为下图中虚线所示。
在整个网路中，对于用户4和5，是等比的一致失调。
对于用户1和2，将是不等比的一致失调。
4、下图为一热水网路图和干管在正常水力工况下的水压曲线,请绘出
（1）关小阀门A
（2）关小阀门B两种情况下的水压曲线,并分析各种用户的流量变化。
解：
（1）关小A：
A点突降，水压曲线变平坦。
总阻抗增大，总流量减小。
1、2、3流量等比例减小。
（2）关小B：
B点突降，水压曲线变平坦。
总阻抗增大，总流量减小。
1流量增大；2、3流量减小。
不一致失调。
5、试画出两台型号相同的水泵并联运行工况图示，并联后的流量是否为单台泵工作时流量的2倍？
何种类型的水泵和管路性能更适合并联工作？
解答：
如图所示，管路性能曲线为Ⅰ，并联后的工作点1，单台泵工作时的工作点2，可见并联后的总流量小于单台泵工作时流量的2倍。
并联的意义就是为了增加流量，因此管路性能曲线越平坦（管路阻抗小）、泵的性能曲线越平坦（比转数小），并联后增加的流量越大，越适合并联工作。
6、图中阀A、B、C分别关小后，流量Q、Q1~Q4怎样变化，说明理由。
答：
阀门A关小后，管网总阻抗增大（1分），水泵扬程不变时，系统总流量Q减少（1分），并联支路Q1～Q4各段用压力减小，Q1～Q4均减少；（1分）阀门B关小后，管网总阻抗增大，因此总流量Q减小（1分）；管网压降递度减小，Q1、Q3、Q4上的资用压力均增大（1分），因此流量Q1、Q3、Q4均增大（1分）；而Q2由于阀门B的节流而减少，其减少量大于Q1、Q3、Q4的总增加量，才能使Q减少（1分）；阀门C关小后，同理Q减小（1分），因总流量减少后，Q1、Q2资用压力增大，而Q3、Q4资用压力降低（1分），故Q1、Q2增大，Q3、Q4减少，并且Q3、Q4减少量大于Q1、Q2增加量，才能使Q减少（1分）。
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